MIMの測定評価技術と品質保証体制

MIM技術は金型を元に微小部品の量産生産を行うための技術です。μ-MIM®の技術は、マイクロオーダーの高精度、微小MIM部品を量産するための技術ですが、量産を行うためには「スペックが実現できているか」「安定して生産できているか」の2点を徹底して満たす必要があります。

そのためMIMの測定評価技術と品質保証体制は、MIMメーカーにとって極めて重要なポイントです。この点をしっかり満たしているかどうかが、MIMメーカーのレベルを現しており、日本マイクロMIMが自信を持っている点でもあります。

測定評価技術:3つの測定評価技術

MIMにとって重要な測定評価ポイントは3つあります。

01
測れないものを測る

まずMIM部品はサイズが小さく、接触型の測定がほぼ不可能なケースが多いです。そのため一般的なノギスや3次元測定機では正確な評価ができないため、「測れないものを測る」技術が必要です。

ドイツ製非接触3次元測定機(マイクロフォーカスモデル)

ドイツ製
非接触3次元測定機(マイクロフォーカスモデル)
[※日本企業でいち早く導入。]

スイス製非接触光学式3次元測定機

スイス製
非接触光学式3次元測定機
[※国内に数えるほどしかないハイスペックモデル]

日本マイクロMIMでは非接触の3次元の画像測定機を用いてこの技術課題を解決しています。非接触測定機には国内外さまざまなメーカーのものがありますが、形状や精度に応じて最適な測定ができる各種測定機を備えており、あらゆる評価測定が可能です。

02
見えないところを測る

次にMIMは金型を用いたり、日本マイクロMIMの特許技術である犠牲樹脂等を用いて内部構造に内ねじやアンダーカット等の複雑な形状を作ることが可能です。しかしこの部品内部形状はレーザーや可視光で観察が不可能なケースが多く、接触式はおろか光学式の測定評価が不可能なため、「見えないところを測る」技術が必要となります。

日本製X線CTスキャンシステム(ニコン MCT225)

日本製
X線CTスキャンシステム(ニコン MCT225)

日本マイクロMIMでは複雑な内部形状をもった部品の測定用に、最新のX線CTスキャンシステムを社内に備えています。

通常は測定不可能な内部の3次元構造までデータ化し、評価することが可能で、任意箇所の断面図の取得や、CADデータとの比較解析、寸法測定など数多くの検査測定を、ワークを破壊せずに測定評価が可能です。

03
観測できないところを測る

3点目は、MIM加工のプロセス評価技術です。MIMは金属粉末を金型に射出成形して製作を行いますが、その過程は金型内で行われるため切削加工やプレス加工のように、その場観察を行うことが困難です。その一方、成型時の金属粉末の分布や流動が製品品質に大きな影響を与えるため、金型内のように「観察できないところを測る」ことが品質にとって大きなポイントとなります。

解析シミュレーション

樹脂成形におけるCAE解析と同じように、MIMにおいても成形前に事前のシミュレーションを行うことで製作期間の短縮の実現が可能ですが、部品が高精度になればなるほど用いる金属粉末も細かくなるため、機械加工と同精度にあたる、寸法精度100分の3を超えるようなμ-MIMにおいては、CAEソフトを導入してすぐシミュレーションを行うことは不可能です。

日本マイクロMIMではCAEが普及する以前から、ソフトウェアメーカーと共同研究を行い、CAEソフトウェア自体を一緒に作ってきました。この経験により非常に高い精度・品質の各種シミュレーション技術を保有しています。

日本マイクロMIMの複合技術

また日本マイクロMIMでは上記3つの技術・経験を組み合わせたソリューションも各種提供しており、たとえばギアの組み合わせ評価といった測定評価技術も保有しています。一般にモジュール0.1を下回るような微小ギアは測定評価技術が確立しておらず、各ユーザーも手探りで評価測定を行っています。

複合技術

ギアは原理として相互の噛み合いによって動力を伝えるわけですが、この噛み合いの設定等が繊細かつ重要な要素です。例えば左記写真のような複数のギヤが噛み合う部品は、噛み合いの品質が適切でなければ、ギアが上手く回転せずにその用途を果たしません。

一般には試作ギアを多数作成し、実際に組み合わせて評価を行うわけですが、日本マイクロMIMではこの試作検証工程をシミュレーションを用いて行い、開発リードタイムを大幅に短縮することも可能です。

これは微小ギヤの形状を3次元データとしてコンピュータ上に取り込み、設計時のCADデータと組み合わせて噛み合いをデータ上で行うことで実現しています。

このように微小部品の領域では優れた測定評価技術が、部品の精度そのもの以外のリードタイムや試作コストなど、幅広い範囲にメリットをもたらします。

シックスシグマレベルの品質保証

品質保証

品質保証

MIMはロット300を超え、場合によっては10万単位のMIM部品生産を行うため、単品生産・少量生産と比較すると、製品の品質管理・生産管理が極めて重要になる加工法です。もし万一納品した製品に形状、精度や剛性等の面で品質不良が発生してしまうと、お客様の生産計画に甚大な悪影響を及ぼしてしまったり、最悪の場合はエンドユーザーの人命に関わるトラブルを引き起こしてしまいます。

日本マイクロMIMでは国内各トップメーカーの医療部品も数多く手掛けているため、工程能力(工程が生み出す品質特性値のばらつき幅のこと)の管理をきわめて重要視しています。

量産品生産においては「Cp値1.33以上を目標とする」といった一般的な基準がありますが、Cp値が1.33の際は10万個に対し6個以下の不良となります。有名な品質管理手法であるシックスシグマは、100万個に対して7個以下という不良率に相当しますが、日本マイクロMIMでは量産品に関するこのような前提を踏まえた上で、工程上のばらつきを抑えるために、数多くの工夫を加えています。Cpといった数値を追うのみならず、不良ゼロが求められる製品のために、全数検査が必要になったなら、いつでも行える体制を整えていることも日本マイクロMIMの品質基準において重要なポイントとなります。

評価技術・品質保証の最新事例

日本マイクロMIMでは評価測定技術・品質保証がMIMメーカーにとって不可欠な技術であると捉えており、数多くの事例があります。下記以外にもより高度な個別対応事例等がありますので、ぜひご相談ください。

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